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月球空间站火星工业界向欧空局提空间探测方案

针对欧空局制订的一项空间探测基准构想,欧洲工业界已提出了轨道设施、月球与火星着陆器和低轨运载能力为50吨的一种运载火箭的各种方案。在欧空局7月7~8日召开的构想评审会议上,工业界详细介绍了可为欧空局制订欧洲空间探测战略规划提供依据的一些设想以及将供该局向11月份召开的成员国部长会议提交的多项方案。

上述构想是在过去两年里制订出来的,将采取分步实施的方式,涉及将供国际空间站退役后使用的一座载人低地轨道科学前哨站、月球与火星无人探测任务、持续的载人月球探测活动以及载人火星登陆任务。6月份公布的一份美国航空航天局与欧空局构想对比评定报告对此进行了全面介绍。

构想中的载人任务实施方案要求多次向低地轨道发射运载能力为50吨的火箭。这种火箭称为阿里安X,被看作是阿里安5火箭的未来型号,采用6台(而不是两台)固体火箭助推器,上面级采用两台“芬奇”发动机。实施载人登月任务时需要发射3次这种火箭,分别将月球着陆器及其离地级(EDS)和供载人飞船用的另一台离地级送入地球轨道。着陆器及其离地级将在地球轨道上对接起来,而后飞往一座低月球轨道月球空间站(LSS)。载人飞船将由另一种尚未确定的火箭发射,并也同其离地级对接起来,然后飞往月球空间站,在那里把宇航员转移到着陆器内,以开始登陆月面。

构想对比报告认为,欧洲发射月球着陆器将是对国际月球探测工作的重要贡献。EADS阿斯特里姆公司和泰雷兹·阿莱尼亚空间公司均提出了自己的月球着陆器设计方案。泰雷兹公司的“中型着陆器”为重9300公斤的水平筒形方案,长9.5米,直径4米,中心部位用于装载有效载荷,最多可装载1340公斤。它设有4台斯奈克玛公司的8千牛推力主发动机和16台200牛推力的推力器。发动机和推力器均为挤压输送式,并均使用单甲基肼和混合氮氧化物推进剂。关于最高100瓦的夜晚加热电力需求,再生燃料电池和放射性热电发生器均在考虑之列。按泰雷兹公司的设想,着陆器地面试验要到2014年才能进行,继而将进行系挂试验,登陆月球的时间不早于2016年。

阿斯特里姆公司提出的“X着陆器”研制方案考虑到了火星探测任务,包括用于“外空火星”任务和火星样品回送任务。直升机投放试验将在2011年前进行,2014年将用于“外空火星”任务,2016年将进行首次登月飞行,最终将在2022年用于火星样品回送。投放试验用的着陆器重500公斤,将对各精确着陆系统进行验证。阿斯特里姆公司预计,无人着陆器和月球上升飞行器需有约47千牛的推力,而载人下降飞行器的推力则需达到约70千牛。

泰雷兹公司的月球空间站方案重29吨,由重14.6吨、类似于“自动转移飞行器”(ATV)的服务舱和重14.4吨、带有机械臂的国际空间站节点舱组成,拟于2024年正式投入使用。构想对比报告称,如果美国的“奥利安”飞船能与月球空间站对接,并靠其供电,那么对月面上宇航员进行轮换的时间将可远远超过6个月。

一旦月面居住设施出现故障或宇航员受伤,发生太阳或宇宙辐射事件,或处在低月球轨道上、人去船空的“奥利安”飞船或欧洲与俄罗斯联合研制的“机组空间运输系统”(CSTS)飞船发生故障,那么月球空间站还可用作宇航员的避难所。工作在月球极区前哨基地上的宇航员可随时前往处在极轨道上的月球空间站,而处在月面其它位置的宇航员每两周也有一次前往该空间站的机会。每两周还有一次从该空间站出发飞返地球的机会。

月球空间站还有一个作用,那就是作为加油站储存随时返航所需的额外推进剂,并可存放地球转移轨道射入级。美国航空航天局的“奥利安”飞船拟采用低温推进剂,而阿斯特里姆公司提出的方案将采用可贮自燃燃料和氧化剂,供月球空间站对CSTS飞船进行推进剂补加。阿斯特里姆公司还称,CSTS飞船将会由乌克兰南方设计局的天顶号火箭从俄罗斯新建的东方航天发射场发射,时间从2018年开始。

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